基于热备数据中心的差分服务系统及实现方法与流程

本发明涉及卫星定位导航技术领域，具体涉及一种基于热备数据中心的差分服务系统及实现方法。

背景技术：

灾备技术是指在一个数据中心发生故障或灾难的情况下，其他数据中心可以正常运行并对关键业务或全部业务实现接管，达到互为备份的效果。数据中心整体灾备技术可以分为四种：冷备、暖备、热备和双活。

冷备技术是中小型数据中心或者承载业务不重要的局点经常使用的灾备技术。冷备技术的用站点通常是空站点，一般用于紧急情况；或者仅仅是布线、通电后的设备。在整个数据中心故障时无法提供服务时，数据中心会临时找到空闲设备或者租用外界企业的数据中心临时恢复，当自己数据中心恢复时，再将业务切回。

暖备技术是在主备数据中心的基础上实现的，前提是拥有两个一主一备的数据中心。备用数据中心为暖备部署，应用业务由主用数据中心响应，当主用数据中心出现故障造成该业务不可用时，需要在规定的rto(recovertimeobjective，即灾难发生后，信息系统从停顿到恢复正常的时间要求)时间以内，实现数据中心的整体切换。

热备最重要的特点是实现了整体自动切换，其它和暖备实现基本一致，实现热备的数据中心仅比暖备的数据中心要多部署一项软件，软件可以自动感知数据中心故障并且保证应用业务实现自动切换。业务由主用数据中心响应，当出现数据中心故障造成该业务不可用时，需要在规定的rto时间内，自动将该业务切换至备用数据中心。

通过双活技术可以实现主备数据中心均对外提供服务，正常工作时两个数据中心的业务可根据权重做负载分担，没有主备之分，分别响应一部分用户，权重可以是按地域划分，或数据中心服务能力或对外带宽。当其中一个数据中心出现故障时，另一数据中心将承担所有业务。

差分定位技术的基本原理是：已知精准坐标的基准站计算出自己到卫星的距离改正数，并统一上传到数据中心，基准站和数据中心所组成地面增强系统(差分播发平台)。差分播发平台实时将这一数据发送到需要定位的终端设备。终端设备在进行卫星观测的同时，也接收到差分播发平台发出的差分数据，并对其定位结果进行改正，从而提高定位精度。差分一般分为载波相位差分(rtk，realtimekinematic)数据和伪距差分(rtd，realtimedifferential)数据，分别用于终端设备进行载波相位差分定位以及伪距差分定位，其中载波相位差分定位，精度高，但对设备要求高，成本也高，可用性低，主要用在测绘领域；伪距差分定位，对设备要求低，成本低，可用性高，精度适中，可以用在民用导航领域。

国际海运事业无线电技术委员会(rtcm：radiotechnicalcommissionformaritimeservices)定义了差分数据的格式，并推荐了需要定位的终端设备和差分播发平台之间的ntrip服务协议(通过互联网进行rtcm网络传输的协议，networkedtransportofrtcmviaintemetprotocol)。目前的使用载波相位定位的终端和伪距差分定位终端，都遵循ntrip协议和rtcm数据格式。

随着移动互联网和物联网的普及，越来越多的终端设备需要精准定位的解决方案。基于卫星定位的dgnss(差分全球卫星导航系统，differentialglobalnavigationsatellitesystem，包括gps，galileo，glonass和北斗)技术能够满足精准定位的要求，但是前提条件是地面基准站能够把差分数据上传到进行汇聚的地基增强系统。地基增强系统基于用于汇聚存储差分数据的数据中心，以及进行终端设备接入和差分数据播发的播发系统。

如果地基增强系统发生故障或灾难，所有需要精准定位的终端都无法接收到差分数据，所有的精准定位服务的停止会造成重大损失。迫切需要建设高可靠的差分服务系统。

现有的地基增强系统一般都是基于单数据中心，如果一旦发生故障或灾难，所有需要精准定位的终端都无法接收到差分数据，所有的精准定位服务的停止会造成重大损失。

技术实现要素：

针对现有地基增强系统的上述缺点，本发明提出一种基于热备数据中心的差分服务系统及其实现方法，解决了单数据中心单点故障造成全网精准定位不可用的技术问题。

本发明采用的技术方案是：

一种基于热备数据中心的差分服务系统，包括基准站、差分播发平台和终端设备；基准站与差分播发平台连接；差分播发平台与终端设备连接；所述差分播发平台包括主差分播发平台和热备差分播发平台，主差分播发平台与热备差分播发平台连接。

进一步地，所述主差分播发平台包括主基准站接入模块、主差分数据库和主差分数据播发模块；主基准站接入模块与基准站连接；主差分数据库与主基准站接入模块和主差分数据播发模块连接；

所述热备差分播发平台包括热备基准站接入模块、热备差分数据库和热备差分数据播发模块；热备基准站接入模块与基准站连接；主差分数据库通过主数据同步模块将差分数据实时同步到热备数据同步模块，并存储到热备差分数据库；热备差分数据库与热备基准站接入模块和热备差分数据播发模块连接。

进一步地，所述基准站包括基准站卫星观测模块、基准站主备切换判断模块和差分数据上传模块；基准站主备切换判断模块与基准站包括卫星观测模块和差分数据上传模块连接。

进一步地，所述终端设备包括终端设备卫星观测模块、差分数据接收模块、终端设备主备判断模块和精准定位结算模块；终端设备主备判断模块与终端设备卫星观测模块和差分数据接收模块连接；精准定位结算模块和终端设备主备判断模块连接。

一种基于热备数据中心的差分服务实现方法，包括以下步骤：

步骤s1，基准站将差分数据上传到差分播发平台；

步骤s2，差分播发平台将差分数据下发到终端设备；

步骤s3，终端设备接收差分数据进行定位。

进一步地，所述步骤s1包括以下步骤：

步骤s11，基准站通过基准站卫星观测模块观测卫星；

步骤s12，基准站通过差分数据上传模块将差分数据上传到主差分播发平台；

步骤s13，基准站主备切换判断模块同时监测主差分播发平台和热备差分播发平台；

步骤s14，基准站主备切换判断模块监测到主差分播发平台发生故障；

步骤s15，基准站主备切换判断模块监测热备差分播发平台是否存在故障；如否，执行步骤s16；如是，执行步骤s17；

步骤s16，主差分播发平台自动切换到热备差分播发平台，并触发报警，执行步骤s18；

步骤s17，触发报警，并等待手动切换命令；

步骤s18，更新状态机的主备状态。

进一步地，所述步骤s13中基准站主备切换判断模块通过主差分播发平台和热备差分播发平台通信链路上的心跳包同时监测主差分播发平台和热备差分播发平台。

进一步地，所述步骤s2包括主差分播发平台将差分数据下发到终端设备和热备差分播发平台将差分数据下发到终端设备；

主差分播发平台将差分数据下发到终端设备包括以下步骤：

步骤s211，主差分播发平台工作；

步骤s212，主基准站接入模块接收上传的差分数据，并通过主差分数据播发模块将数据下发到终端设备；

步骤s213，主差分数据库通过主数据同步模块将差分数据实时同步到热备数据同步模块，并存储到热备差分数据库；

步骤s214，如果主差分播发平台发生故障，触发报警，并等待修复；

步骤s215，重新进入工作状态；

热备差分播发平台将差分数据下发到终端设备包括以下步骤：

步骤s221，热备差分播发平台工作；

步骤s222，热备差分数据库接收主差分数据库同步过来的差分数据；

步骤s223，主差分播发平台切换到热备差分播发平台；

步骤s224，热备差分播发平台进入工作状态。

进一步地，所述步骤s3包括以下步骤：

步骤s31，终端设备通过终端设备卫星观测模块观测卫星；

步骤s32，终端设备通过差分数据接收模块接收主差分播发平台下发的差分数据；

步骤s33，终端设备主备切换判断模块同时监测主差分播发平台和热备差分播发平台；

步骤s34，终端设备主备切换判断模块监测到主差分播发平台发生故障；

步骤s35，终端设备主备切换判断模块监测热备差分播发平台是否存在故障；如否，执行步骤s36；如是，执行步骤s37；

步骤s36，主差分播发平台自动切换到热备差分播发平台，并触发报警，执行步骤s38；

步骤s37，触发报警，并等待手动切换命令；

步骤s38，更新状态机的主备状态。

进一步地，所述步骤s33中终端设备主备切换判断模块通过主差分播发平台和热备差分播发平台通信链路上的心跳包同时监测主差分播发平台和热备差分播发平台。

本发明提出的基于热备数据中心的差分服务系统及实现方法，具有高可靠性的有益效果。

附图说明

图1是本发明系统结构图。

图2是主差分播发平台和热备差分播发平台架构图。

图3是主差分播发平台和热备差分播发平台工作流程图。

图4是基准站架构图。

图5是基准站工作流程图。

图6是终端设备架构图。

图7是终端设备工作流程图

具体实施方式

下文中，结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

一种基于热备数据中心的差分服务系统，如图1所示，包括基准站11、差分播发平台和终端设备14；基准站11与差分播发平台连接；差分播发平台与终端设备14连接；所述差分播发平台包括主差分播发平台12和热备差分播发平台13，主差分播发平台12与热备差分播发平台13连接。

差分服务系统实现方法，包括以下步骤：

步骤s1，基准站11负责观测卫星差分数据，并将差分数据上传到差分播发平台；

步骤s2，差分播发平台将差分数据下发到需要高精度定位的终端设备14；

步骤s3，终端设备14接收差分数据进行高精度定位。

基准站11架构图如图4所示，基准站11包括基准站卫星观测模块111、基准站主备切换判断模块112和差分数据上传模块113；基准站主备切换判断模块112与基准站包括卫星观测模块111和差分数据上传模块113连接。

基准站11流程图如图5所示，包括以下步骤：

步骤s11，基准站11通过基准站卫星观测模块111观测卫星数据；

步骤s12，基准站11通过差分数据上传模块113将差分数据上传到主差分播发平台12；

步骤s13，基准站主备切换判断模块112通过主差分播发平台12和热备差分播发平台13通信链路上的心跳包同时监测主差分播发平台12和热备差分播发平台13；

步骤s14，基准站主备切换判断模块112监测到主差分播发平台12发生故障；

步骤s15，基准站主备切换判断模块112监测热备差分播发平台13是否存在故障；如否，执行步骤s16；如是(如没有响应心跳包)，执行步骤s17；

步骤s16，主差分播发平台12自动切换到热备差分播发平台13，并触发报警，执行步骤s18；

步骤s17，触发报警，并等待手动切换命令，用户可自主决定是否进行手动主备切换；

步骤s18，更新状态机的主备状态，把主差分播发平台和热备差分播发平台的关系进行切换，重新开始检测主差分播发平台和热备差分播发平台的状态。

主差分播发平台12和热备差分播发平台13架构图如图2所示，主差分播发平台12和热备差分播发平台13都分别有自己的基准站接入模块、差分数据库和差分数据播发模块。

主差分播发平台12包括主基准站接入模块121、主差分数据库122和主差分数据播发模块123；主基准站接入模块121与基准站11连接；主差分数据库122与主基准站接入模块121和主差分数据播发模块123连接。

热备差分播发平台13包括热备基准站接入模块131、热备差分数据库132和热备差分数据播发模块133；热备基准站接入模块131与基准站11连接；主差分数据库122通过主数据同步模块124，通过专线网络(同城或异地)实时将差分数据同步到热备数据同步模块134，并存储到热备差分数据库132；热备差分数据库132与热备基准站接入模块131和热备差分数据播发模块133连接。

主差分播发平台12和热备差分播发平台13流程图如图3所示，其中主差分播发平台12下发差分数据包括以下步骤：

步骤s211，主差分播发平台12工作；

步骤s212，主基准站接入模块121接收上传的差分数据，并通过主差分数据播发模块123将数据下发到终端设备14；

步骤s213，主差分数据库122通过主数据同步模块124将差分数据实时同步到热备差分播发平台13；

步骤s214，如果主差分播发平台12发生故障，触发报警(如果可以)，并等待修复；

步骤s215，重新进入工作状态；

热备差分播发平台13下发差分数据包括以下步骤：

步骤s221，热备差分播发平台13工作；

步骤s222，热备差分播发平台13接收主差分播发平台13同步过来的差分数据；

步骤s223，如果发生切换，主差分播发平台12切换到热备差分播发平台13；

步骤s224，热备差分播发平台(13)进入工作状态。

终端设备架构图如图6所示，包括终端设备卫星观测模块141、差分数据接收模块142、终端设备主备判断模块143和精准定位结算模块144；终端设备主备判断模块143与终端设备卫星观测模块141和差分数据接收模块142连接；精准定位结算模块144负责进行精准定位解算和终端设备主备判断模块143连接。

终端设备流程图如图7所示，包括以下步骤：

步骤s31，终端设备14通过终端设备卫星观测模块141观测卫星数据；

步骤s32，终端设备14通过差分数据接收模块142接收主差分播发平台12下发的差分数据；

步骤s33，终端设备主备切换判断模块143通过主差分播发平台12和热备差分播发平台13通信链路上的心跳包同时监测主差分播发平台12和热备差分播发平台13；

步骤s34，终端设备主备切换判断模块143监测到主差分播发平台12发生故障；

步骤s35，终端设备主备切换判断模块143监测热备差分播发平台13是否存在故障；如否，执行步骤s36；如是(如没有响应心跳包)，执行步骤s37；

步骤s36，主差分播发平台12自动切换到热备差分播发平台13，并触发报警，执行步骤s38；

步骤s37，触发报警，并等待手动切换命令，用户可自主决定是否进行手动主备切换；

步骤s38，更新状态机的主备状态，把主差分播发平台和热备差分播发平台的关系进行切换，重新开始检测主差分播发平台和热备差分播发平台的状态。

本发明对于计算机编程语言没有特别要求，优选采用java语言。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。